KR20010064622A - Apparatus for contactorless direct current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system - Google Patents

Apparatus for contactorless direct current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system Download PDF

Info

Publication number
KR20010064622A
KR20010064622A KR1019990064855A KR19990064855A KR20010064622A KR 20010064622 A KR20010064622 A KR 20010064622A KR 1019990064855 A KR1019990064855 A KR 1019990064855A KR 19990064855 A KR19990064855 A KR 19990064855A KR 20010064622 A KR20010064622 A KR 20010064622A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
power
semiconductor device
circuit breaker
blocking
Prior art date
Application number
KR1019990064855A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
임덕규
김창섭
Original Assignee
백태일
주식회사제4기한국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 백태일, 주식회사제4기한국 filed Critical 백태일
Priority to KR1019990064855A priority Critical patent/KR20010064622A/en
Publication of KR20010064622A publication Critical patent/KR20010064622A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541Contacts shunted by semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current

Abstract

PURPOSE: A contactless direct current breaker is provided to secure a rapid operation speed, limit an accident current by using a power semiconductor device. CONSTITUTION: The first lighting arrester(32) absorbs an accident current when the accident is inputted to a power(10). A switching part(33) divides the accident current to perform a cutoff function. The switching part(33) consists of a resistor, a semiconductor device, and a flyback diode. The second lighting arrester(34) absorbs an inrush current flowing into the switching part(33). A current transformer(35) senses a magnitude of a conduction current at a back stage of the switching part(33). An over-current sensing part(42) senses an over-current from the conduction current. A current slope sensing part(43) senses a current slope of the conduction current flowing from a cutoff block(30). A gate control part(44) controls a cutoff function of the cutoff block(30) when the accident current is sensed from the sensing parts(42,43).

Description

전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기 {Apparatus for contactorless direct current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system}Contactless DC power circuit breaker using semiconductor device of power converter {Apparatus for contactorless direct current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system}

본 발명은 무접점 직류전력 차단기에 관한 것으로, 특히 전력변환장치에서 전력용 반도체 소자를 사용함으로써 직류전력 차단기능 수행시 동작속도가 빠르고, 사고전류의 제한이 가능하며, 반영구적 수명을 갖도록 하기에 적당한 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact DC power circuit breaker, in particular, by using a semiconductor device for power in the power conversion device, the operation speed is fast, the fault current can be limited, and the semi-permanent lifetime is suitable when performing the DC power blocking function A contactless DC power circuit breaker using a semiconductor device of a power converter.

일반적으로 회로 차단기는 부하측 선단에 위치하여 유입전력이 특정의 한계를 초월하는 경우에 상기 과전력의 유입을 차단함으로써 후단의 특정 회로를 과전력으로부터 보호하게 된다.In general, the circuit breaker is located at the front end of the load side to block the inflow of the over-power when the inflow power exceeds a certain limit to protect the specific circuit of the rear end from the overpower.

이러한 회로 차단기는 차단대상 전력에 따라 직류용/교류용 등으로 나뉘어 지고, 소호 매체의 종류에 따라 기체식/액체식/진공식 등으로 대별될 수 있으며, 고전압 또는 고전류에 중점을 두고 제작되는 경우 등 다양하다.These circuit breakers are divided into DC type and AC type according to the power to be cut, and can be classified into gas type, liquid type, and vacuum type according to the type of SOHO, and are manufactured with emphasis on high voltage or high current. And so on.

종래의 기계적인 회로 차단기는 고속 동작으로 접점을 이격시켜 사고전력을 차단시키는 것으로써, 사고전력을 차단시키는 고속동작에 접점간에 발호된 아크가 회로 차단성능을 저하시키기 때문에 이러한 아크를 신속히 처리하기 위한 기능과 구조를 갖추게 된다.The conventional mechanical circuit breaker cuts off the accident power by separating the contacts in a high speed operation, and the arc arced between the contacts degrades the circuit breaking performance in a high speed operation that interrupts the accident power. It has a function and structure.

특히, 고전류 차단기의 경우 회로전압이 최소 발호 전압 이하가 되거나 차단 전류가 최소 유지 전류 이하로 되지 않으면, 전극 간에 아크가 발호되기 때문에 이동 접촉자와 가동 접촉자간의 접점이 이격되었음에도 불구하고 발호된 아크에 의해전류 유입이 계속되어 전류 차단이 효과적으로 이루어지지 않게 된다.In particular, in the case of a high current breaker, if the circuit voltage is below the minimum calling voltage or the breaking current is not below the minimum holding current, an arc is triggered between the electrodes. Current inflow continues and current blocking is not effective.

따라서 접점간에 발호된 아크를 신속히 소멸시키기 위한 아크 소호의 방법이 필요하게 되는데, 아크 소호 방법으로는 아크를 소호 매체로 냉각시켜 온도를 내리는 방법, 회로 전압을 아크 유지전압 이하로 만드는 방법, 아크를 구성하는 전자 또는 이온을 제거하는 방법 등이 있다.Therefore, arc extinguishing method is needed to quickly extinguish arc arced between the contacts. As arc extinguishing method, cooling the arc with the extinguishing medium to lower the temperature, making the circuit voltage below the arc holding voltage, The method of removing the electron or ion which comprises this is mentioned.

상기 소호 매체를 사용하는 경우에는 차단기 내에 고정 접촉자와 가동 접촉자가 상호 유동하는 공간에 소호 매체를 사용하여 발호된 아크를 냉각시키거나 아크 발호를 최소화시키게 된다. 소호 매체에 따라 불연성 유류를 냉각제로 사용하여 발호된 아크를 신속히 냉각시키는 유입식 차단기, 육불화황()과 같은 불활성 기체를 사용하여 아크 발호를 억제하는 기체식 차단기 및 차단기의 내부를 초진공 상태로 유지함으로써 높은 절연성을 실현하여 아크의 발호를 방지하는 진공식 차단기가 있다.In the case of using the extinguishing medium, the extinguishing medium is used in a space in which the fixed contactor and the movable contact flow in the breaker to cool the minimized arc or minimize arcing. Inlet breaker, sulfur hexafluoride, which rapidly cools arcs fired using non-combustible oils as coolant, depending on the SOHO medium. There is a gas circuit breaker that suppresses arc arcing by using an inert gas such as) and a vacuum circuit breaker which prevents arc arcing by realizing high insulation by maintaining the inside of the circuit breaker in a super vacuum state.

그러나 이와 같은 종래의 소호 매체를 이용한 회로 차단기는, 사고전력이 보호대상 회로로 유입되는 경우에 차단기가 상기 사고전력을 신속히 차단하기가 어렵고, 차단기 내 발호되는 아크를 처리하기 위한 기계적인 구조가 복잡하게 됨으로써 차단기의 유지/점검/보수 등의 활동이 필요하게 되어 차단기의 성력화 및 고속화를 실현하기가 어렵다는 단점이 있었다.However, such a circuit breaker using a conventional arc extinguishing medium is difficult for the breaker to cut off the accident power quickly when the accident power flows into the circuit to be protected, and the mechanical structure for processing the arc arced in the breaker is complicated. As a result, activities such as maintenance / inspection / repair of the circuit breaker are required, which makes it difficult to realize breaker performance and speed.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전력변환장치에서 전력용 반도체 소자를 사용함으로써 직류전력 차단기능 수행시 동작속도가 빠르고, 사고전류의 제한이 가능하며, 반영구적 수명을 갖도록 하기에 적당한 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to use a semiconductor device for power in the power conversion device, the operation speed is high when the DC power blocking function is performed, limiting the fault current It is possible to provide a non-contact DC power circuit breaker using a semiconductor device of a power converter suitable for having a semi-permanent life.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기는, 사고전류를 차단시키는 기능을 수행하며 통전전류를 검출하는 차단블록과; 상기 차단블록에서 검출된 통전전류를 이용하여 상기 차단블록의 사고전류 차단기능을 제어하는 제어블록으로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a non-contact DC power circuit breaker using a semiconductor device of the power converter according to the present invention, the blocking block for performing a function to block the fault current and detect the energized current; The technical configuration is characterized by consisting of a control block for controlling the fault current blocking function of the blocking block by using the energizing current detected by the blocking block.

도1은 본 발명의 일실시예에 의한 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기의 블록구성도이고,1 is a block diagram of a contactless DC power circuit breaker using a semiconductor device of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention,

도2는 도1에서 1상의 블록상세도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram of one phase in FIG. 1.

도3은 도1에 의한 장치의 동작파형도이다.3 is an operational waveform diagram of the apparatus shown in FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 직류 전원측 20 : 부하측10: DC power supply side 20: load side

30 : 차단블록 32 : 제1 피뢰부30: blocking block 32: first lightning protection

33 : 스위칭부 34 : 제2 피뢰부33: switching section 34: second lightning protection

35 : 전류 변환기 40 : 제어블록35 current converter 40 control block

42 : 과전류 감지부 43 : 전류 기울기 감지부42: overcurrent detection unit 43: current slope detection unit

44 : 게이트 제어부44: gate control unit

이하, 상기와 같은 본 발명 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기의 기술적 사상에 따른 일실시예에 의거 구성 및 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation according to an embodiment according to the technical concept of the contactless DC power circuit breaker using the semiconductor device of the power conversion device of the present invention as described above will be described in detail.

먼저 도1은 본 발명의 일실시예에 의한 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기의 블록구성도이고, 도2는 도1에서 1상의 블록상세도이며, 도3은 도1에 의한 장치의 동작파형도이다.First, Figure 1 is a block diagram of a contactless DC power circuit breaker using a semiconductor device of the power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a detailed block diagram of the phase 1 in Figure 1, Figure 3 is This is a waveform diagram of the device.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 차단기는, 사고전류를 차단시키는 기능을 수행하며 통전전류를 검출하는 차단블록(30)과; 상기 차단블록(30)에서 검출된 통전전류를 이용하여 상기 차단블록(30)의 사고전류 차단기능을 제어하는 제어블록(40)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the breaker according to the present invention includes a blocking block 30 that performs a function of blocking an accident current and detects an energized current; It is composed of a control block 40 for controlling the fault current blocking function of the blocking block 30 by using the energized current detected by the blocking block 30.

상기 차단블록(30)은, 전원측(10)에서 사고전류 입력시 상과 대지간으로 사고전류를 흡수하는 제1 피뢰부(Lightning Arrestor)(32)와; 사고전류를 분압시켜 각각 차단기능을 수행하는 스위칭부(33)와; 상기 스위칭부(33)로 유입되는 부하측 돌입전류를 상과 대지간으로 흡수하는 제2 피뢰부(34)와; 상기 스위칭부(33)의 후단에서 통전전류의 크기를 감지하여 출력하는 전류 변환기(Current Transformer)(35)로 구성된다.The blocking block 30 may include: a first lightning arrester 32 for absorbing an accident current between a phase and a ground when an accident current is input at the power supply side 10; A switching unit 33 for dividing the fault current to perform a blocking function; A second lightning arrester 34 for absorbing the load-side inrush current flowing into the switching unit 33 between the phase and the ground; The current transformer (Current Transformer) 35 for sensing and outputting the magnitude of the conduction current at the rear end of the switching unit 33.

상기 제어블록(40)은, 상기 차단블록(30)에서 입력되는 통전전류에서 과전류를 감지하는 과전류 감지부(42)와; 상기 차단블록(30)에서 입력되는 통전전류의 전류 기울기를 감지하는 전류 기울기 감지부(43)와; 상기 과전류 감지부(42) 및 전류 기울기 감지부(43)에서 사고전류가 감지되면, 상기 차단블록(30)의 차단기능을 제어하는 게이트 제어부(Gate Control)(44)로 구성된다.The control block 40, the over-current detecting unit 42 for detecting an over-current in the energized current input from the blocking block 30; A current slope detector 43 for detecting a current slope of an energized current input from the blocking block 30; When the fault current is sensed by the overcurrent detector 42 and the current slope detector 43, the gate controller 44 controls the blocking function of the blocking block 30.

도2에 도시된 바와 같이 상기 스위칭부(33)는, 전원측에서 입력되는 전압을 분압하여 반도체 소자(52)로 출력하는 분압용 저항(51)과; 상기 분압용 저항(51)에서 분배되어 입력되는 전류가 정상전류이면 통전시키고, 사고전류이면 차단시켜 스위칭을 수행하는 반도체 소자(52)와; 상기 반도체 소자(52)로 사고전류 입력시 상기 사고전류를 흡수하는 스너버부(53~55)와; 상기 반도체 소자(52)에서 사고전류 차단시 관성 소자에 축적된 전류를 순환시키는 플라이 백 다이오드(Flyback Diode)(56)로 구성된다.As shown in Fig. 2, the switching section 33 includes: a voltage dividing resistor 51 for dividing the voltage input from the power supply side and outputting the divided voltage to the semiconductor element 52; A semiconductor device 52 which conducts electricity when the current divided and input by the voltage dividing resistor 51 is a normal current and cuts off an accident current; Snubber parts 53 to 55 absorbing the fault current when the fault current is input into the semiconductor device 52; The semiconductor device 52 includes a flyback diode 56 that circulates current accumulated in an inertial device when the fault current is blocked.

이와 같은 구성에 따른 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the device according to such a configuration as follows.

직류전원측(10)으로부터 송전선로를 따라 직류전력이 인입되는 부하측(20) 선단에 본 발명에 의한 회로 차단기를 설치함으로써 정상전력이 유입되는 상태에서는 정상적으로 작동하여 부하측(20)으로 작동전류를 공급하게 되고, 사고전력이 유입되는 상태에서는 상기 사고전력을 무접점으로 차단하여 부하측(20)으로 사고전력이 유입되는 것을 방지하게 된다.By installing a circuit breaker according to the present invention at the front end of the load side 20 into which the DC power is drawn from the DC power supply side 10 along the transmission line, the circuit breaker according to the present invention operates normally to supply the operating current to the load side 20. In the state in which the accident power is introduced, the accident power is blocked by a solid state to prevent the accident power from flowing into the load side 20.

우선, 직류 전원측(10)에서 사고전력이 송전선로를 따라 부하측(20)으로 입력되면, 차단블록(30)에서 상기 입력전류가 정상전류의 범위 내에 있을 경우에는 부하측(20)으로 통전시키게 되고, 상기 입력전류가 정상전류의 한계범위를 초과하는 사고전류일 경우에는 스위칭 동작을 수행하여 상기 사고전류가 부하측(20)으로 통전되는 것을 차단시키게 된다.First, when an accident power is input from the DC power supply side 10 to the load side 20 along the transmission line, when the input current is within the range of the normal current in the blocking block 30, the load side 20 is energized. When the input current is an accident current exceeding the limit range of the normal current, a switching operation is performed to block the accident current from being energized to the load side 20.

직류 전원측(10)에서 사고전류가 입력되면, 전위 변환기(31)에서 검출된 후 스위칭부(33)에서 전력용 반도체 소자에 의해 상기 사고전류를 차단시키는 스위칭 동작이 수행된다.When the fault current is input from the DC power supply side 10, a switching operation is performed in which the fault current is blocked by the power semiconductor element in the switching unit 33 after being detected by the potential converter 31.

이러한 스위칭부(33)에서는 도3에 도시된 바와 같이, 분압용 저항(51)에 의해 입력전력이 분압되어 직병렬로 연결된 각 반도체 소자(52)로 출력된다.In the switching unit 33, as shown in FIG. 3, the input power is divided by the voltage dividing resistor 51 and output to each semiconductor element 52 connected in series.

이때 반도체 소자(52)는 IGBT, IGCT, 사이리스터(Thyristor), GTO 또는 트랜지스터(Transistor)와 같은 전력용 반도체 소자로써 정상전류 입력시에는 통전시키고, 사고전류 입력시 스위칭 동작을 수행함으로써 사고전류를 차단하게 된다.At this time, the semiconductor device 52 is a power semiconductor device such as IGBT, IGCT, thyristor, GTO, or transistor, and energizes during normal current input and cuts off the fault current by performing switching operation when the fault current is input. Done.

상기 반도체 소자(52)에서 사고전류 차단시 스너버부(53)(54)(55)가 상기 차단된 사고전류를 저항-콘덴서 병렬회로(RC Parallel Circuit)에 의하여 흡수하게된다.When the fault current is blocked in the semiconductor device 52, snubber parts 53, 54, and 55 absorb the blocked fault current by a resistance-capacitor parallel circuit.

그리고 플라이 백 다이오드(56)는 상기 반도체 소자(52)에서 사고전류가 차단됨으로써 부하측(20) 또는 스위칭부(33)의 각 관성 소자에 축적되는 전기적 에너지를 직류전원측(10)으로 방출하게 된다.In addition, the flyback diode 56 emits electrical energy accumulated in each inertial element of the load side 20 or the switching unit 33 to the DC power supply side 10 by blocking the fault current in the semiconductor device 52.

본 발명은 상기와 같이 동작하는 분압용 저항(51), 반도체 소자(52), 스너버부(53)(54)(55) 및 플라이 백 다이오드(56)를 하나의 단위로 하는 단위 블록을 직병렬로 다수 연결시킴으로써 다양한 운용환경에 적합한 차단기를 구현할 수 있다.According to the present invention, a unit block including the voltage divider 51, the semiconductor element 52, the snubber portions 53, 54, 55, and the flyback diode 56, which operate as described above, is a single unit. The circuit breakers suitable for various operating environments can be realized by connecting a plurality of circuits.

즉, 상기 단위 블록을 다수 직렬 연결함으로써 고전력용 차단기를 구현할 수 있고, 상기 단위 블록을 다수 병렬연결 함으로써 고전류용 차단기를 구현할 수 있게 된다. 예를 들면, 상기와 같은 단위 블록을 4개 직병렬로 연결함으로써 3.6kV용 차단기를 구현할 수 있게 된다. 그래서 4000A/4500V의 전력용 반도체 소자를 직병렬로 구성하여 3.6kV~25.8kV급 직류용 차단기 시스템에 적용할 수 있게 된다.That is, a high power circuit breaker can be implemented by connecting a plurality of unit blocks in series, and a high current circuit breaker can be implemented by connecting a plurality of unit blocks in parallel. For example, by connecting the above four unit blocks in series and in parallel it is possible to implement a 3.6kV circuit breaker. Therefore, the 4000A / 4500V power semiconductor device can be configured in series and parallel to be applied to the 3.6kV ~ 25.8kV class DC circuit breaker system.

이렇게 스위칭부(33)에서 사고전류를 차단시키게 되면, 상기 사고전류는 부하측(20)으로 입력되지 않고 제1 피뢰부(32)에서 상과 대지간으로 흡수되어진다.When the fault current is interrupted by the switching unit 33, the fault current is absorbed between the phase and the earth in the first lightning arrester 32 without being input to the load side 20.

또한, 부하측(20)에서 단락사고 등에 의한 돌입전류가 발생하여 직류전원측(10)으로 역류하는 경우에는 제2 피뢰부(34)가 상과 대지간으로 상기 돌입전류를 흡수하게 된다.In addition, when a rush current occurs due to a short circuit accident on the load side 20 and flows back to the DC power supply side 10, the second lightning arrester 34 absorbs the rush current between the phase and the ground.

상기 스위칭부(33)에서 사고전류를 차단시키는 기능을 수행할 때 사고전류를 검출하여 상기 사고전류의 차단동작을 완료하기까지의 동작시간(Performance Time) 동안 사고전류는 부하측(20)으로 유입된다.When the switching unit 33 performs the function of blocking the fault current, the fault current flows into the load side 20 during an operation time until the fault current is detected and the blocking operation of the fault current is completed. .

상기 동작시간 동안 부하측(20)으로 유입되는 사고전류는 전류 변환기(35)에서 검출되어 제어블록(40)의 과전류 감지부(42) 및 전류 기울기 감지부(43)로 출력된다.The fault current flowing into the load side 20 during the operation time is detected by the current converter 35 and output to the overcurrent detector 42 and the current slope detector 43 of the control block 40.

차단블록(30)에서 사고전류를 차단시키는 기능을 수행하게 되면, 제어블록(40)은 상기 차단블록(30)을 제어하여 사고전류를 일정크기의 전류로 제한함으로써 과도한 전류의 흐름을 억제하고, 상기 제한된 전류를 자연영점에 가까운 상태에서 신속히 제거하게 된다.When performing the function of blocking the fault current in the blocking block 30, the control block 40 controls the blocking block 30 to limit the fault current to a certain amount of current to suppress the flow of excessive current, The limited current is quickly removed at near natural zero.

즉, 과전류 감지부(42)와 전류 기울기 감지부(43)는 전류 변환기(35)의 검출신호를 각각 입력받아 과도한 전류가 유입되는지 여부와 유입되는 전류의 기울기가 특정의 범위를 넘어서는지 여부를 각각 감지함으로써 사고전류를 감지하게 된다. 즉, 과전류 감지부(42)와 전류 기울기 감지부(43)가 통전전류를 감시함으로써 상기 통전전류가 사고전류로써의 특성을 보이는 것을 감지하여 게이트 제어부(44)로 출력하게 된다.That is, the overcurrent detector 42 and the current slope detector 43 receive the detection signals of the current converter 35, respectively, to determine whether excessive current flows in and whether the slope of the current flow exceeds a specific range. By sensing each, accident current is detected. That is, the overcurrent detector 42 and the current slope detector 43 monitor the energized current to detect the energized current exhibiting the characteristic as an accidental current, and output it to the gate controller 44.

상기 과전류 감지부(42)와 전류 기울기 감지부(43)에서 사고전류를 감지하게 되면, 게이트 제어부(44)는 스위칭부(33)를 제어하게 된다.When the fault current is sensed by the overcurrent detector 42 and the current slope detector 43, the gate controller 44 controls the switching unit 33.

상기 게이트 제어부(44)의 제어신호는 스위칭부(33)로 입력되는 사고전류가 일정의 크기를 넘지 않을 때 검출하여 차단동작을 수행하게 됨으로써 사고전류를 자연영점에 가까운 상태로 제한하게 된다.The control signal of the gate controller 44 detects when the fault current input to the switching unit 33 does not exceed a predetermined size and performs a blocking operation, thereby limiting the fault current to a state close to the natural zero.

이와 같이 제한된 사고전류를 차단시키게 됨으로써 사고전류 검출로부터 사고전류의 차단이 완료되기까지의 동작시간이 짧게 된다. 예를 들어, 종래의 기계식회로 차단기의 동작시간은 수 밀리초(msec)이나 본 발명에 의한 회로 차단기의 동작시간은 수 마이크로초(usec)가 되어 고속화를 이루게 된다. 즉, 본 발명에 의한 차단기는 스위칭부(33)에 사용되는 반도체 소자의 동작특성에 의해 고속화가 가능하게 되므로 동작시간이 매우 짧게 된다.By blocking the limited fault current as described above, the operation time from the fault current detection until the fault current is blocked is shortened. For example, the operation time of a conventional mechanical circuit breaker is several milliseconds (msec), but the operation time of the circuit breaker according to the present invention is several microseconds (usec) to achieve high speed. That is, the breaker according to the present invention can be speeded up by the operating characteristics of the semiconductor element used in the switching unit 33, the operation time is very short.

이러한 본 발명에 의한 직류전력 차단기의 동작파형은 도3에 도시된 바와 같이 통전 전류를 감시하여 전류 기울기가 특정 범위를 넘게 되거나 전류 크기가 일정값 이상(검출준위, Detector Level)이 되면, 사고전류를 차단시키게 된다. 이때 스위칭부(33)에 사용되는 전력용 반도체 소자의 동작특성에 의해 고속화가 가능하게 되므로 동작시간(Performance Time)이 매우 짧게 된다.The operating waveform of the DC power circuit breaker according to the present invention monitors the energizing current as shown in FIG. 3 and when the current slope exceeds a certain range or the current magnitude is more than a predetermined value (detection level, detector level), an accident current Will be blocked. At this time, since the speed can be increased by the operation characteristics of the power semiconductor element used in the switching unit 33, the operation time is very short.

이처럼 본 발명은 전력용 반도체 소자를 이용하여 직류의 사고전력을 무접점으로 신속히 개방시킴으로써 아크의 발호가 없고, 부하측 회로내에 축적된 전기 에너지가 극미한 상태에서 안정적인 차단동작이 이루어지게 하는 것이다.As described above, the present invention uses a semiconductor device for power to quickly open a fault current of direct current to a contactless state, so that there is no arcing and stable blocking operation is performed in a state where the electric energy accumulated in the load side circuit is minimal.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention may use various changes, modifications, and equivalents. It is clear that the present invention can be applied in the same manner by appropriately modifying the above embodiments. Accordingly, the above description does not limit the scope of the invention as defined by the limitations of the following claims.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기는, 전력용 반도체 소자를 스위칭 소자로 사용함으로써 종래의 기계적 접점 차단기가 실현시키기 어려웠던 고속차단, 무 아크, 비보수 등의 이상적 차단기 특성을 실현시키는 효과가 있다.As described above, the contactless DC power circuit breaker using the semiconductor device of the power converter according to the present invention is a high-speed cut-off, arc-free, non-interruption that is difficult to realize the conventional mechanical contact breaker by using the power semiconductor device as a switching device There is an effect of realizing ideal breaker characteristics such as maintenance.

그리고 종래의 차단기의 접점 개폐에 따른 기계적인 마모와 같은 현상이 발생하지 않으므로 다빈도 고속개폐가 필요한 곳에 용이하게 적용될 수 있으며, 돌입전류 제어를 위한 소프트 스타터(Soft Starter)의 기능이 필요한 곳 등에 적용될 수 있는 효과가 있다.In addition, since a phenomenon such as mechanical wear due to contact opening and closing of a conventional circuit breaker does not occur, it may be easily applied where a high frequency high speed opening and closing is necessary, and applied to a place requiring a function of a soft starter for inrush current control. It can be effective.

또한, 종래 차단기에 비해서 사고전류를 제어하기가 용이하므로 입력단 전원설비 및 주변 케이블 용량 등의 설비를 간소화하여 시스템 구성에 따른 비용을 절감시키는 효과가 있다.In addition, since it is easier to control the fault current as compared to the conventional circuit breaker, there is an effect of reducing the cost according to the system configuration by simplifying the equipment such as the input terminal power equipment and the peripheral cable capacity.

Claims (5)

사고전류를 차단시키는 기능을 수행하며 통전전류를 검출하는 차단블록과; 상기 차단블록에서 검출된 통전전류를 이용하여 상기 차단블록의 사고전류 차단기능을 제어하는 제어블록으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기.A blocking block which performs a function of blocking an accident current and detects an energized current; A contactless DC power circuit breaker using a semiconductor device of the power converter, characterized in that the control block for controlling the fault current blocking function of the blocking block by using the energizing current detected by the blocking block. 제1 항에 있어서, 상기 차단블록은,The method of claim 1, wherein the blocking block, 전원측에서 사고전류 입력시 상과 대지간으로 사고전류를 흡수하는 제1 피뢰부와;A first lightning arrester for absorbing the fault current between the phase and the ground when the fault current is input from the power supply side; 사고전력을 분압시켜 차단기능을 수행하는 스위칭부와;A switching unit performing a blocking function by dividing the accident power; 상기 스위칭부로 유입되는 부하측 돌입전류를 상과 대지간으로 흡수하는 제2 피뢰부와;A second lightning arrester configured to absorb a load-side inrush current flowing into the switching unit between a phase and a ground; 상기 스위칭부의 후단에서 통전전류의 크기를 감지하여 출력하는 전류 변환기로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기.A contactless DC power circuit breaker using a semiconductor device of the power converter, characterized in that the current converter for sensing and outputting the magnitude of the conduction current at the rear end of the switching unit. 제1 항에 있어서, 상기 제어블록은,The method of claim 1, wherein the control block, 상기 차단블록에서 입력되는 통전전류에서 과전류를 감지하는 과전류 감지부와;An overcurrent detector for detecting an overcurrent from an energized current input from the blocking block; 상기 차단블록에서 입력되는 통전전류의 전류 기울기를 감지하는 전류 기울기 감지부와;A current slope detector configured to detect a current slope of an energized current input from the blocking block; 상기 과전류 감지부 또는 전류 기울기 감지부에서 사고전류가 감지되면, 상기 차단블록의 차단기능을 제어하는 게이트 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기.The contactless DC power circuit breaker using the semiconductor device of the power converter, characterized in that the gate control unit for controlling the blocking function of the blocking block, when the accident current is detected by the overcurrent detection unit or the current slope detection unit. 제2 항에 있어서, 상기 스위칭부는,The method of claim 2, wherein the switching unit, 전원측에서 입력되는 전압을 분압시켜 반도체 소자로 출력하는 분압용 저항과;A voltage divider resistor for dividing the voltage input from the power supply side and outputting the divided voltage to the semiconductor element; 상기 분압용 저항에서 분배되어 입력되는 전류가 정상전류이면 통전시키고, 사고전류이면 차단시켜 스위칭을 수행하는 반도체 소자와;A semiconductor device configured to conduct electricity when the current divided and input by the voltage dividing resistor is a normal current and cut off when a fault current is generated; 상기 반도체 소자로 사고전류 입력시 상기 사고전류를 흡수하는 스너버부와;A snubber unit for absorbing the fault current when the fault current is input into the semiconductor device; 상기 반도체 소자에서 사고전류 차단시 관성 소자에 축적된 전류를 순환시키는 플라이 백 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기.A non-contact DC power circuit breaker using a semiconductor device of the power conversion device, characterized in that the semiconductor device of the power converter is configured to circulate the current accumulated in the inertial device when the fault current is blocked. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 스위칭부를 복수개 직렬 또는 병렬 연결하여 고전력용 차단기를 구성하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치의 반도체 소자를 이용한 무접점 직류전력 차단기.A contactless DC power circuit breaker using a semiconductor device of the power converter, characterized in that for connecting the switching unit in series or in parallel to configure a high power circuit breaker.
KR1019990064855A 1999-12-29 1999-12-29 Apparatus for contactorless direct current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system KR20010064622A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990064855A KR20010064622A (en) 1999-12-29 1999-12-29 Apparatus for contactorless direct current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990064855A KR20010064622A (en) 1999-12-29 1999-12-29 Apparatus for contactorless direct current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010064622A true KR20010064622A (en) 2001-07-09

Family

ID=19632112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990064855A KR20010064622A (en) 1999-12-29 1999-12-29 Apparatus for contactorless direct current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20010064622A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101035445B1 (en) * 2009-06-08 2011-05-18 최용묵 decoration sheet and the manufacturing method of handle cover

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101035445B1 (en) * 2009-06-08 2011-05-18 최용묵 decoration sheet and the manufacturing method of handle cover

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101521545B1 (en) Device and method to interrupt high voltage direct current
JP4913761B2 (en) Current limiting circuit breaker
US9972997B2 (en) Circuit interruption device
Bösche et al. Hybrid DC circuit breaker feasibility study
CN109997208B (en) Low-voltage circuit breaker device
Krstic et al. Circuit breaker technologies for advanced ship power systems
KR101652937B1 (en) DC circuit breaker
US6067217A (en) Current limiter
US6239514B1 (en) Electric switching device and a method for performing electric disconnection of a load
JPH11297170A (en) Dc arc-extinguishing method and device
KR20180096999A (en) Fault current limiting for DC grid type and the method thereof
KR20170114440A (en) Current circuit breaker
CA3000574C (en) Mechatronic circuit-breaker device
WO2016108528A1 (en) Dc circuit breaker
US6140715A (en) Electric switching device and a method for performing electric disconnection of a load
KR101848681B1 (en) Direct current circuit breaker
KR20220163337A (en) Solid State Switch
KR20010064622A (en) Apparatus for contactorless direct current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system
WO1999026328A1 (en) Arcing fault protection system for a switchgear enclosure
KR101802509B1 (en) Cascaded Half Bridge Solid State Circuit Breaker
KR20010064623A (en) Apparatus for contactorless alternating current circuit breaking by semiconductor element in electrical power transmission system
CN111433875B (en) Low-voltage protection switch device
JP4532735B2 (en) Electrical switching device and method for performing electrical disconnection of a load
KR102236955B1 (en) Vcs soft starter for current switch type
JP2004022525A (en) Direct current breaker

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application